[发明专利]用于低温沉积钌的组合物和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年1月16日提交的美国临时申请序号61/145,324的权益，将其整个公开内容援引加入本文。

技术领域

本发明涉及用于与制造装置如用于数据存储驱动器的薄膜磁头有关的各个步骤中作为镀覆种子(plating seed)的共形钌(conformal ruthenium)的低温沉积。

背景技术

最近，已引入垂直磁记录(PMR)以保持消费者、行业以及企业应用日益增长的数据存储需求所要求的硬盘驱动器(HDD)区域记录密度的40％的增长率。PMR的引入已要求对薄膜磁头的结构的若干变化如梯形写入极以及包封所述写入极的前/尾/侧屏蔽件。梯形写入极对于写入极相对于介质上的磁道的偏度具有更大的抗干扰性，而包封所述写入极的屏蔽件使写入邻近数据位时的道间干扰和道内干扰最小化。

一种制造梯形写入极的方法是将梯形沟道蚀刻到厚氧化铝层中，然后通过镀敷方法用具有高饱和磁化的磁性材料填充所述梯形极。为了实现具有磁性材料的沟道的无空隙填充并同时保持期望的磁性质(如高饱和磁化、低易磁化轴/难磁化轴矫顽力、低各向异性、高频响应以及低剩余磁化)，顺沟道里面排列并覆盖氧化铝的顶面的镀覆种子是必需的。已知钌非常适于镀敷高力矩磁性材料如CoFe、CoNiFe、FeCo等。除了充当良好的镀敷种子外，镀敷在Ru上的高力矩材料还具有对于磁头的有效作用不可缺少的良好的磁性质。

一种用软磁性屏蔽件包封写入极的方法是通过同样作为镀敷种子的中间非磁性间隔层将软磁性屏蔽件镀敷在写入极的顶部和侧面之上。同样，Ru非常适于镀敷软的高力矩磁性材料如NiFe、NiFeCo等。

对于这些应用，要求在整个基质表面都具有优异的厚度控制和均匀性的均匀地涂覆在3-D写入极结构的沟道内部或暴露的表面的钌的共形层(conformal layer)。在已知的沉积技术中，原子层沉积(ALD)和共形化学气相沉积(共形CVD)是用于提供共形Ru沉积的仅有的行业上可行的方法。这些方法要求升高的温度和基质加热。然而，为了防止在沉积期间对薄膜磁头结构的损坏，必须满足低于约200℃(也许甚至低至170℃)的沉积温度的约束条件。

对于共形钌的低温沉积，需要改善的组合物和方法。

发明内容

在一个实施方案中，化学组合物包括第一和第二溶剂，以及在所述第一和第二溶剂中的浓度为1.0重量％至1.7重量％的四氧化钌(RuO₄)。

在另一个实施方案中，方法包括将第一溶剂和第二溶剂以具有第一溶剂比第二溶剂的第一比例的第一混合物的形式置于容器中。将该容器中的第一溶剂和第二溶剂蒸发以形成蒸气，并将蒸气从容器中释放。随蒸气从容器中释放，测定保留在容器中的第二混合物中的第一溶剂比第二溶剂的第二比例。在测定第二比例后，测定加入保留在容器中的第二混合物并在容器中近似地重建第一比例的一定体积的第三混合物中第一溶剂比第二溶剂的第三比例。

在另一个实施方案中，方法包括获得包含RuO₄、第一溶剂、以及以30体积％至70体积％的比例与第一溶剂组合的第二溶剂的混合物，将混合物放入与沉积系统成流体连通的容器中。进行沉积方法，其将包含第一溶剂、第二溶剂和RuO₄的蒸气从容器提供至沉积系统，以及以比第二溶剂高的速度从容器中的混合物消耗第一溶剂。使用包含RuO₄、第一溶剂与以大于30体积％至70体积％的第二比例与第一溶剂组合的第二溶剂补充容器。

附图说明

图1是本方法的一个实施方案的工序流程图。

图2是显示图1的实施方案的附加步骤的流程图。

图3是显示图1的实施方案的附加步骤的流程图。

图4是说明图1-3的方法沉积的材料的结构的示意图。

图4A是使用图1-3的流程图的方法形成的梯形写入极的ABS(气垫面)视图。

图5是用于钌的共形沉积的工艺模块的通用示意图。

图6是说明图5的工艺模块的另一方面的示意图。

图7是显示图5的工艺模块的室体和多区喷头(showerhead)的透视图。

图8是将处于图7的加工室内的卡盘的截面示意图。

图9是图5的工艺模块中使用的补充和鼓泡系统的示意图。

图10是显示如说明书所述的安瓿(ampoule)溶剂的体积百分比变化和安瓿压力的图。

图11是显示如说明书所述的安瓿溶剂的体积百分比变化的图。

具体实施方式